C语言将float拆分为4个hex传输与重组

Posted 2021-04-25 码农爱学习

问题引出

实际的编程应用中，特别是数据传输通信等场合，需要传输float等类型的数据，而常用的数据传输形式一般为hex格式或字符串格式，通常我们会选用hex格式，更接近计算机的2进制，而这种传输方式就需要将float转换为hex格式了。

在计算机中，float占用4个字节，因此可以考虑将float拆分为4个hex格式的16进制数，完成数据传输后，接收方再将4个hex重组为float即可还原出原来的数据，这有点像数据的编码和解码的意味。

分步测试

float型的2进制形式

float的计算机中占用4个字节，具体是如何在计算机中存储的可以参考上一篇笔记：，上次的int数据打印2进制的函数这里也可以用来测试，只需将参数类型改成float：

void printf_bin(float num)//注意这次这里的参数类型改成了float{ int i, j, k; unsigned char *p = (unsigned char*)&num + 3;
 for (i = 0; i < 4; i++) //处理4个字节(32位）{ j = *(p - i); //取每个字节的首地址 for (int k = 7; k >= 0; k--) //处理每个字节的8个位 { if (j & (1 << k)) printf("1"); else printf("0"); } printf(" ");} printf("\r\n");}

现在来测试一个float数据的2进制形式：

float a = 3.887;//使用上次自己写的printf_bin函数打印一下float a的2进制形式printf("查看一下float型a=%f的2进制形式:\r\n", a);printf_bin(a);
//使用unsigned char来验证float的每一个字节unsigned char *p1 = (unsigned char*)&a; //获取a的首地址unsigned char *p2 = (unsigned char*)&a + 1;//获取a的首地址的后一个字节地址unsigned char *p3 = (unsigned char*)&a + 2;//获取a的首地址的后两个字节地址unsigned char *p4 = (unsigned char*)&a + 3;//获取a的首地址的后三个字节地址printf("\r\n查看a的每个字节的地址(16进制)与内容(10进制(+16进制))：\r\n");printf("[a] p1:%x, %d(%x)\r\n", p1, *p1, *p1);//打印p1的地址与存储的字节内容printf("[a] p2:%x, %d(%x)\r\n", p2, *p2, *p2);//打印p2的地址与存储的字节内容printf("[a] p3:%x, %d(%x)\r\n", p3, *p3, *p3);//打印p3的地址与存储的字节内容printf("[a] p4:%x, %d(%x)\r\n", p4, *p4, *p4);//打印p4的地址与存储的字节内容

输出：

查看一下float型a=3.887000的2进制形式:
01000000 01111000 11000100 10011100
    
查看a的每个字节的地址(16进制)与内容(10进制(+16进制))：
[a] p1:5b5bf554, 156(9c)
[a] p2:5b5bf555, 196(c4)
[a] p3:5b5bf556, 120(78)
[a] p4:5b5bf557, 64(40)

这个输出结果实际上我们也无法直接看出拆分的到底对不对，上次测试int是对的，理论上也适用于float，因为2者都是4字节储存。

我们可以先继续拆分测试，最后重组看看是否可以还原数据。

数据拆分与重组

这里写了测试函数，先将float拆分为4个字节，保存在tbuf[0]~tbuf[3]中，并先打印查看是否正确。如果是在实际应用中，这时就可以将4个数据以hex的形式发送出去了。

然后将数据重组，这里直接使用tbuf[0]~tbuf[3]模拟接收方接收到的4个hex数据，将重组后的数据保存在res变量中，重组的方法也是根据float在计算机占4个字节，通过unsigned char指针依次为float的4个字节赋值即可

void test_float_to_4hex(float num){ unsigned char tbuf[4]; unsigned char *p = (unsigned char*)&num + 3;//指针p先指向float的最高字节 float res;//验证float拆分为4个字节后，重组为float的结果
 //先打印一下传入的float的值 printf("\r\n传入的float的值：%f", num);
 //获取对应的4个字节，从低位到高位，这时就可以用于hex格式的数据传输了 tbuf[0] = *(p-3); tbuf[1] = *(p-2); tbuf[2] = *(p-1); tbuf[3] = *p;
 //打印看一下 printf("\r\n查看float的每个字节内容(16进制):\r\n"); printf("%x,%x,%x,%x\r\n", tbuf[0], tbuf[1], tbuf[2], tbuf[3]);
 //对拆分后的4个字节进行重组，模拟接收到hex后的数据还原过程 unsigned char *pp = (unsigned char*)&res; pp[0] = tbuf[0]; pp[1] = tbuf[1];  pp[2] = tbuf[2]; pp[3] = tbuf[3];
 printf("\r\n重组后的float的值：%f\r\n", res);}

 测试一下该函数：

//模拟测试float转为4个16进制数进行数据传输的过程
test_float_to_4hex(a);

结果：

传入的float的值：3.887000
查看float的每个字节内容(16进制):
9c,c4,78,40

重组后的float的值：3.887000

数据重组后可以还原，方法是可以的。

关于int型数据

int型数据与float一样都是占用4个字节，所以该方法也适用于将int转换为4个hex，只需修改float类型为int即可：

void test_int_to_4hex(int num){ unsigned char tbuf[4]; unsigned char *p = (unsigned char*)&num + 3;//指针p先指向int的最高字节 int res;//验证int拆分为4个字节后，重组为float的结果
 //先打印一下传入的int的值 printf("\r\n传入的int的值：%d", num);
 //获取对应的4个字节，从低位到高位，这时就可以用于hex格式的数据传输了 tbuf[0] = *(p - 3); tbuf[1] = *(p - 2); tbuf[2] = *(p - 1); tbuf[3] = *p;
 //打印看一下 printf("\r\n查看int的每个字节内容(16进制):\r\n"); printf("%x,%x,%x,%x\r\n", tbuf[0], tbuf[1], tbuf[2], tbuf[3]);
 //对拆分后的4个字节进行重组，模拟接收到hex后的数据还原过程 unsigned char *pp = (unsigned char*)&res; pp[0] = tbuf[0]; pp[1] = tbuf[1]; pp[2] = tbuf[2]; pp[3] = tbuf[3];
 printf("\r\n重组后的int的值：%d\r\n", res);}

实测：

int b = -85776553;test_int_to_4hex(b);

结果：

传入的int的值：-85776553
查看int的每个字节内容(16进制):
57,27,e3,fa

重组后的int的值：-85776553

完整测试代码

下面是整个本文的整个测试程序与运行结果：

#include <stdio.h>void printf_bin(float num)//注意这次这里的参数类型改成了float{ int i, j, k; unsigned char *p = (unsigned char*)&num + 3;
 for (i = 0; i < 4; i++) //处理4个字节(32位）{ j = *(p - i); //取每个字节的首地址 for (int k = 7; k >= 0; k--) //处理每个字节的8个位 { if (j & (1 << k)) printf("1"); else printf("0"); } printf(" ");} printf("\r\n");}
void test_float_to_4hex(float num){ unsigned char tbuf[4]; unsigned char *p = (unsigned char*)&num + 3;//指针p先指向float的最高字节 float res;//验证float拆分为4个字节后，重组为float的结果
 //先打印一下传入的float的值 printf("\r\n传入的float的值：%f", num);
 //获取对应的4个字节，从低位到高位，这时就可以用于hex格式的数据传输了 tbuf[0] = *(p-3); tbuf[1] = *(p-2); tbuf[2] = *(p-1); tbuf[3] = *p;
 //打印看一下 printf("\r\n查看float的每个字节内容(16进制):\r\n"); printf("%x,%x,%x,%x\r\n", tbuf[0], tbuf[1], tbuf[2], tbuf[3]);
 //对拆分后的4个字节进行重组，模拟接收到hex后的数据还原过程 unsigned char *pp = (unsigned char*)&res; pp[0] = tbuf[0]; pp[1] = tbuf[1];  pp[2] = tbuf[2]; pp[3] = tbuf[3];
 printf("\r\n重组后的float的值：%f\r\n", res);}
void test_int_to_4hex(int num){ unsigned char tbuf[4]; unsigned char *p = (unsigned char*)&num + 3;//指针p先指向int的最高字节 int res;//验证int拆分为4个字节后，重组为float的结果
 //先打印一下传入的int的值 printf("\r\n传入的int的值：%d", num);
 //获取对应的4个字节，从低位到高位，这时就可以用于hex格式的数据传输了 tbuf[0] = *(p - 3); tbuf[1] = *(p - 2); tbuf[2] = *(p - 1); tbuf[3] = *p;
 //打印看一下 printf("\r\n查看int的每个字节内容(16进制):\r\n"); printf("%x,%x,%x,%x\r\n", tbuf[0], tbuf[1], tbuf[2], tbuf[3]);
 //对拆分后的4个字节进行重组，模拟接收到hex后的数据还原过程 unsigned char *pp = (unsigned char*)&res; pp[0] = tbuf[0]; pp[1] = tbuf[1]; pp[2] = tbuf[2]; pp[3] = tbuf[3];
 printf("\r\n重组后的int的值：%d\r\n", res);}
int main(){ float a = 3.887;
 //使用上次自己写的printf_bin函数打印一下float a的2进制形式 printf("查看一下float型a=%f的2进制形式:\r\n", a); printf_bin(a);
 //使用unsigned char来验证float的每一个字节 unsigned char *p1 = (unsigned char*)&a; //获取a的首地址 unsigned char *p2 = (unsigned char*)&a + 1;//获取a的首地址的后一个字节地址 unsigned char *p3 = (unsigned char*)&a + 2;//获取a的首地址的后两个字节地址 unsigned char *p4 = (unsigned char*)&a + 3;//获取a的首地址的后三个字节地址 printf("\r\n查看a的每个字节的地址(16进制)与内容(10进制(+16进制))：\r\n"); printf("[a] p1:%x, %d(%x)\r\n", p1, *p1, *p1);//打印p1的地址与存储的字节内容 printf("[a] p2:%x, %d(%x)\r\n", p2, *p2, *p2);//打印p2的地址与存储的字节内容 printf("[a] p3:%x, %d(%x)\r\n", p3, *p3, *p3);//打印p3的地址与存储的字节内容 printf("[a] p4:%x, %d(%x)\r\n", p4, *p4, *p4);//打印p4的地址与存储的字节内容
 //模拟测试float转为4个16进制数进行数据传输的过程 test_float_to_4hex(a);
 //测试int型的转换 printf("\r\n该方法也有可以传输int,因为float和int在计算机中都是占4个字节，测试如下：\r\n"); int b = -85776553; test_int_to_4hex(b);
 return 0;}

查看一下float型a=3.887000的2进制形式:
01000000 01111000 11000100 10011100

查看a的每个字节的地址(16进制)与内容(10进制(+16进制))：
[a] p1:d750f694, 156(9c)
[a] p2:d750f695, 196(c4)
[a] p3:d750f696, 120(78)
[a] p4:d750f697, 64(40)

传入的float的值：3.887000
查看float的每个字节内容(16进制):
9c,c4,78,40

重组后的float的值：3.887000

该方法也有可以传输int,因为float和int在计算机中都是占4个字节，测试如下：

传入的int的值：-85776553
查看int的每个字节内容(16进制):
57,27,e3,fa

重组后的int的值：-85776553
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